thesis MS, metody fizyczne w biologii i medycynie
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Uniwersytet Jagiello«ski
Instytut Fizyki im. Mariana Smoluchowskiego
Zakład Optyki Atomowej
Tomograf magnetycznego rezonansu j¡drowego
do obrazowania z u»yciem hiperspolaryzowanego
3
He
Mateusz Roman Suchanek
Praca doktorska wykonana pod kierunkiem
prof. dra hab. Tomasza Dohnalika
Kraków 2005
Przede wszystkim chc¦ podzi¦kowa¢ prof. Tomaszowi Dohnalikowi za to,
»e doło»ył wszelkich stara«, aby powstało w instytucie nowe laboratorium
zajmuj¡ce si¦ tematyk¡ zwi¡zan¡ z polaryzacj¡ gazów i obrazowaniem MRJ.
Eksperymenty przeprowadzane w laboratorium pod jego kierunkiem były
bardzo ciekawym wyzwaniem.
W rozprawie opisałem wyniki, nad którymi pracowałem wspólnie
ze wspaniałymi lud¹mi. Dzi¦kuj¦: Katarzynie Cie±lar, Zbigniewowi
Olejniczakowi, Tadeuszowi Pałaszowi oraz Katarzynie Suchanek.
Dzi¦kuj¦ za okazan¡ »yczliwo±¢ wszystkim Pracownikom Zakładu Optyki
Atomowej oraz Zakładu Fotoniki, a zwłaszcza: Danucie Myrek, Józefowi
Fladze, Stanisławowi Pajce, Piotrowi Klockowi i Jerzemu Olejniczakowi.
Na ko«cu jeszcze raz szczególnie dzi¦kuj¦ ukochanej »onie.
Spis tre±ci
Wprowadzenie
1
1 Podstawy obrazowania metod¡ magnetycznego rezonansu j¡dro-
wego 3
1.1 Zjawisko magnetycznego rezonansu j¡drowego . . . . . . . . . . . . . 3
1.2 Detekcja sygnału magnetycznego rezonansu j¡drowego . . . . . . . . 6
1.3 Obrazowanie metod¡ magnetycznego rezonansu j¡drowego . . . . . . 7
1.3.1 Idea ró»nicowania sygnału . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.3.2 Powstawanie obrazu trójwymiarowego . . . . . . . . . . . . . 9
1.4 Zastosowanie metody obrazowania do spolaryzowanych optycznie gazów 11
1.4.1 Optymalizacja sekwencji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.4.2 Dostosowanie tomografu do obrazowania z u»yciem
3
He . . . . 13
2 Polaryzacja j¡drowa
3
He 15
2.1 Pompowanie optyczne z wymian¡ metastabilno±ci
3
He . . . . . . . . . 15
2.2 Polaryzacja optyczna
3
He . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.2.1 Relaksacja uzyskanej polaryzacji . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.2.2 Produkcja spolaryzowanego
3
He do obrazowania MRJ . . . . . 19
3 Niskopolowy system do obrazowania MRJ 25
3.1 Wprowadzenie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.2 Magnes trwały Nd-Fe-B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.2.1 Konstrukcja magnesu stałego 0.088 T . . . . . . . . . . . . . . 28
3.2.2 Stabilizacja temperatury . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.3 Poprawa niejednorodno±ci pola magnetycznego . . . . . . . . . . . . . 33
3.3.1 Matematyczny opis stacjonarnych pól magnetycznych. . . . . 33
3.3.2 Pole magnetyczne od dipola magnetycznego . . . . . . . . . . 35
3.3.3 Pole magnetyczne od pastylki i pier±cienia stalowego . . . . . 36
3.3.4 Mapa pola . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.3.5 Generacja harmonik sferycznych z u»yciem elementów stalowych 40
3.3.6 Poprawa niejednorodno±ci pola magnetycznego w magnesie
trwałym 0.088 T . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3.4 Biplanarne aktywnie ekranowane cewki gradientowe . . . . . . . . . . 47
3.4.1 Parametry cewek gradientowych . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
3.5 Pomiar pr¡dów wirowych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
3.6 Nadawczo–odbiorcza cewka cz¦sto±ci radiowej . . . . . . . . . . . . . 61
3.6.1 Parametry cewki rf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
3.6.2 Konstrukcja cewki rf u»ytej w eksperymencie . . . . . . . . . . 63
3.7 Konsola pomiarowa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
v
[ Pobierz całość w formacie PDF ]